JP2020536448A - Remote radio head, beamforming method and program - Google Patents
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Abstract
【課題】機構的に効率的な方法によりカバレッジをトラフィック需要に合わせて適応的に調整することの可能なRRH(Remote Radio Head)の提供。【解決手段】少なくとも一のユーザ端末にサービスを提供する無線通信システムにおいて、アナログビームを複数生成可能な複数のアンテナを有するRRHは、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信において複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備える。RRHはメトリック計算器(metric calculator)とビーム成型器(beam former)を有する。メトリック計算器は各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算するように構成されている。ビーム成型器は前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成するように構成されている。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an RRH (Remote Radio Head) capable of adaptively adjusting coverage according to traffic demand by a mechanically efficient method. In a wireless communication system that provides a service to at least one user terminal, a plurality of RRHs having a plurality of antennas capable of generating a plurality of analog beams are used in wireless communication that provides a service to at least one user terminal. It is equipped with multiple antennas that generate the analog beam of. RRH has a metric calculator and a beam former. The metric calculator is configured to calculate at least one metric indicating traffic demand as a function in the spatial direction by using the signal of each RF chain (Radio Frequency Chain). The beam molder is configured to generate an analog beam in the spatial direction of high traffic demand based on at least one calculated metric. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、リモート無線ヘッド(RRH:Remote Radio Head)と、ビームフォーミング方法及びそのプログラムを格納した記憶媒体に関する。特に通信量の需要を推定するためのリモート無線ヘッド、ビームフォーミング方法及びプログラムを格納した記憶媒体に関する。 The present invention relates to a remote radio head (RRH: Remote Radio Head), a beamforming method, and a storage medium in which the program thereof is stored. In particular, it relates to a remote radio head for estimating the demand for traffic, a beamforming method, and a storage medium for storing a program.
リモート無線ヘッド(RRH)を伴う無線基地局(BTS:Base Transceiver Station)は、携帯電話事業者が低廉なコストで性能と効率性を追求するといった問題に対して大いに役立っている。リモート無線ヘッドの「リモート」とは、ベースバンドユニット(BBU:Base Band Unit)から通常ある程度物理的に離れた場所に配置されることを指す。リモート無線ヘッドは主に無線基地局のRF(Radio Frequency:無線周波数)機能に含まれる。さらに、そのリモート無線ヘッドは双方向の無線インタフェースにより残りのベースバンド処理を行うベースバンドユニット内の部分に接続される。 Base Transceiver Stations (BTSs) with remote radio heads (RRHs) are of great help to the problem of mobile operators pursuing performance and efficiency at low cost. The "remote" of a remote radio head means that it is usually located at some physical distance from the Base Band Unit (BBU). The remote radio head is mainly included in the RF (Radio Frequency) function of the radio base station. In addition, the remote radio head is connected by a bidirectional radio interface to a portion of the baseband unit that performs the remaining baseband processing.
一般的に、それぞれのリモート無線ヘッドは方位角方向の面の領域をより広くカバーしており、仰角方向の面ではカバーする領域が比較的狭い。そこで通信事業者はリモート無線ヘッドの特徴であるRET(Remote Electrical Tilt:リモート電気チルト)によりある程度特定された範囲で傾斜角を最適化することができる。しかしながら、RETは何らかの外部装置を使用して常に人が監視する必要がある。さらにRETは無線基地局がカバーする領域内において動的に変化する通信量のパターンに適応することができない。 In general, each remote radio head covers a wider area of the azimuthal surface and a relatively narrow area of the elevational surface. Therefore, the telecommunications carrier can optimize the tilt angle within a range specified to some extent by RET (Remote Electrical Tilt), which is a feature of the remote wireless head. However, the RET needs to be constantly monitored by humans using some external device. Moreover, the RET cannot adapt to dynamically changing patterns of traffic within the area covered by the radio base station.
大規模なアレーアクティブアンテナと、MIMO(Multi-Input Multi-Output)機構により、3次元(3D)ビームフォーミングを適用することで、方位角方向の面と仰角方向の面との両方の動的な通信量のパターンの変化に対して適応的にカバレッジを調整することができる。しかしながら、そのような機構は、計算負荷の大きい(重い)信号処理を要する。典型的には、リモート無線ヘッド内には、多数のRF回路が存在するため、ハードウェア及びソフトウェアが、桁違いに(by ten-folds)複雑化してしまう。またさらに、そのような機構は、ビームフォーミングとユーザスケジューリング間で精緻な調整が必要とされる(特許文献1参照)。そして、そのことは、無線通信システムの上層のレイヤと下層レイヤとの間の協調調整のため、深刻により高いオーバヘッドをもたらす。これらに加え、そのような機構は、昨今の高速無線通信の標準やハードウェアに適合し得ない。 By applying three-dimensional (3D) beamforming with a large-scale array active antenna and MIMO (Multi-Input Multi-Output) mechanism, both azimuth and elevation planes are dynamic. Coverage can be adjusted adaptively to changes in traffic patterns. However, such a mechanism requires computationally intensive (heavy) signal processing. Typically, the presence of numerous RF circuits within the remote radio head adds an order of magnitude (by ten-folds) complexity to the hardware and software. Furthermore, such a mechanism requires fine coordination between beamforming and user scheduling (see Patent Document 1). And that results in a seriously higher overhead due to the coordinated coordination between the upper and lower layers of the wireless communication system. In addition to these, such mechanisms cannot meet modern high-speed wireless communication standards and hardware.
特許文献3には、ネットワークの通信量(図8)を推定するための全デジタルのビームフォーミング機構が開示されている。当文献の中で、上り方向の信号のみを用いて到来角(AoA:Angle Of Arrival)の推定を実行している。 Patent Document 3 discloses an all-digital beamforming mechanism for estimating network traffic (FIG. 8). In this document, the approach angle (AoA: Angle Of Arrival) is estimated using only the upstream signal.
近年、当該文献により方位角方面及び仰角方面の両方においてカバレッジを適応的に調整する新しいアプローチが提案されている。そのアプローチは、フェーズドアレイアンテナをそれぞれのRF回路に統合することに基づいており、カバレッジ内の通信需要量及び/又はユーザ密度分布に合致する指向性のある(複数の)アナログビームに対して適当な重みづけを適用する。こうすることにより、通常用いられているデジタルプリコーディングに、アナログビームフォーミングの利得を上乗せすることをも可能としている。そのような機構は、無線通信や移動通信の文献において、ハイブリッドアナログ−デジタルビームフォーミングと称されている。 In recent years, the literature has proposed new approaches to adaptively adjust coverage in both azimuth and elevation. The approach is based on integrating phased array antennas into their respective RF circuits and is suitable for directional analog beams that match communication demand and / or user density distribution within coverage. Weighting is applied. By doing so, it is also possible to add the gain of analog beamforming to the commonly used digital precoding. Such a mechanism is referred to as hybrid analog-digital beamforming in the literature of wireless and mobile communications.
ハイブリッドアナログ−デジタルビームフォーミング機構は2つのレベルのビームフォーミングを適用している。すなわち、フェーズドアレイアンテナによる粗なレベルのアナログビームフォーミングと、ベースバンド処理を用いた細かなレベルのデジタルビームフォーミングである。当該文献ではベースバンドユニットからのCSI(Channel State Information)を用いた、デジタルプリコーディングとアナログビームフォーミングとで統合的に最適化する手法が検討されている。このような手法は、ベースバンドユニットとリモート無線ヘッド機能とを緊密に統合する必要がある。 The hybrid analog-digital beamforming mechanism applies two levels of beamforming. That is, coarse-level analog beamforming using a phased array antenna and fine-level digital beamforming using baseband processing. In this document, a method of comprehensively optimizing digital precoding and analog beamforming using CSI (Channel State Information) from a baseband unit is being studied. Such a technique requires tight integration of the baseband unit and the remote radio head function.
しかし、このような緊密な統合は、現行のベースバンドユニットのハードウェアや機能に修正を加えることなしには不可能であると考えられる。この問題を解決するために特許文献2では、ベースバンドユニットのいかなる手も借りることなく、リモート無線ヘッドにおける通信需要量及び/又はユーザ密度分布を推定する手法が開示されている。当該手法は、無線インタフェースのバスを傍受して、ベースバンドユニットとリモート無線ヘッド間を接続する無線インタフェースのバスを流れる生のデータから、ユーザ密度分布を推定する、ことに基づいている。
However, such tight integration would not be possible without modification to the hardware and functionality of current baseband units. In order to solve this problem,
このような背景によると、ベースバンドユニット又は外部装置の支援なしに、方位角方面及び/又は仰角方面のカバレッジを適応的に調整する手法は、特許文献2に示すように、ベースバンドユニットとリモート無線ヘッドとに接続する無線インタフェースのバスを傍受する必要がある。このような手法は、無線インタフェースのバスのデコード機能を複製する必要があるため、機構的に効率的でないものと考えられる。その上、リモート無線ヘッドとベースバンドユニットとの間の無線インタフェースのバスを通過する生のデータを傍受することによりトラフィック需要及び/又はユーザ密度分布を推定するためには、正確なタイミングとフレーム同期が、極めて重要である。
Based on this background, as shown in
このようなリモート無線ヘッドとベースバンドユニットを接続する双方向無線インタフェースのバスの一例としてはCPRI(Common Public Radio Interface)が挙げられる。CPRIは、リモート無線ヘッドでデータを正確にデスクランブル及びデコードをするためには、約8.138ナノ秒の正確なタイミングでの厳密な同期が必要である。 CPRI (Common Public Radio Interface) is an example of a bidirectional radio interface bus that connects such a remote radio head and a baseband unit. CPRI requires strict synchronization at an accurate timing of about 8.138 nanoseconds in order to accurately scramble and decode data with a remote radio head.
本開示の一つの目的は、アーキテクチャ上(architecturally)効率の良い仕方でトラフィック需要に合致するようにカバレッジを適応的に調整することに貢献するリモート無線ヘッドを提供することである。 One object of the present disclosure is to provide a remote radio head that contributes to adaptively adjusting coverage to meet traffic demands in an architecturally efficient manner.
第一の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドであって、各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算するよう構成されたメトリック計算器(metric calculator)と、前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成するように構成されたビーム成形器(beam former)と、を含むリモート無線ヘッドが提供される。 From the first viewpoint, it is a remote radio head including a plurality of antennas that generate a plurality of analog beams in a radio communication system that provides a service to at least one user terminal, and each RF chain (Radio Frequency Chain). Based on a metric calculator configured to calculate at least one metric that indicates traffic demand as a spatial function by using the signal of, and the at least one calculated metric. A remote radio head is provided, including a beam former, which is configured to generate an analog beam in the spatial direction of high traffic demand.
第二の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドにより実行されるビームフォーミング方法であって、
各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成する、ことを含むビームフォーミング方法が提供される。
A second perspective is a beamforming method performed by a remote radio head equipped with a plurality of antennas that generate a plurality of analog beams in a radio communication system that provides services to at least one user terminal.
By using the signals of each RF chain (Radio Frequency Chain), at least one metric indicating traffic demand is calculated as a function in the spatial direction.
A beamforming method is provided that includes generating an analog beam in the spatial direction of high traffic demand based on at least one calculated metric.
第三の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドに埋め込まれたコンピュータにより実行されるプログラムを格納した記憶媒体であって、
各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けアナログビームを生成する、ことを前記コンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体が提供される。前記プログラムはコンピュータが読みだすことのできる記憶媒体に記録されたものであってもよい。当該記憶媒体は、半導体記憶装置、ハードディスク、磁気的記憶媒体や、光学的記憶媒体などの不揮発性記憶媒体であってもよい。本発明はコンピュータのプログラム製品として具現化されているものであってよい。
A third perspective contains a program executed by a computer embedded in a remote radio head with multiple antennas that generate multiple analog beams in a radio communication system that services at least one user terminal. It ’s a storage medium,
By using the signals of each RF chain (Radio Frequency Chain), at least one metric indicating traffic demand is calculated as a function in the spatial direction.
A storage medium containing a program for causing the computer to generate an analog beam in the spatial direction of high traffic demand based on at least one calculated metric is provided. The program may be recorded on a storage medium that can be read by a computer. The storage medium may be a non-volatile storage medium such as a semiconductor storage device, a hard disk, a magnetic storage medium, or an optical storage medium. The present invention may be embodied as a computer program product.
本開示によれば、リモート無線ヘッドがアーキテクチャ上(architecturally)効率の良い仕方でトラフィック需要に合致するようにカバレッジを適応的に調整することに貢献する。 According to the present disclosure, the remote radio head contributes to adaptively adjusting the coverage to meet the traffic demand in an architecturally efficient manner.
はじめに、一実施形態の概要を図1に示す。便宜上この後の概要にて種々の構成要素が参照文字にて示されている。すなわち、以下の参照文字は単に本開示の理解を促進するための例として用いられているに過ぎない。従って、本開示は以下の概要の記述に限定されることはない。さらにそれぞれの図面内のブロック間をつなぐ線は両方向と片方向の両方が含まれる。一方向の矢印は主要な信号(データ)の流れを模式的に示すが、双方向性を排除しない。さらに、この文書内で、“及び/又は”はこの表現の前者の要素と後者の要素のうちの少なくとも一つを表している。例えば“項目1及び/又は項目2”は“項目1と項目2のうちの少なくとも一つ”を示している。
First, an outline of one embodiment is shown in FIG. For convenience, various components are indicated by reference characters in the following overview. That is, the following reference characters are used merely as an example to facilitate understanding of the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the following summary description. Furthermore, the lines connecting the blocks in each drawing include both directions and one direction. The one-way arrow schematically shows the main signal (data) flow, but does not exclude interactivity. Further, in this document, "and / or" represents at least one of the former element and the latter element of this expression. For example, "
リモート無線ヘッド(RRH)11は少なくとも一のユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備える。リモート無線ヘッド11はメトリック計算器(metric calculator)101とビーム成形器(beam former)102(ビーム形成器)を含む。メトリック計算器101は、それぞれのRFチェーンの信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一のメトリック(metric)を計算するように構成されている。ビーム成形器102は、前記少なくとも一の計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けられたアナログビームを生成するように構成されている。なお、RFチェーンは、アナログ及びデジタル信号の変調又は復調用の回路がカスケード接続されている回路モジュールである。
The remote radio head (RRH) 11 includes a plurality of antennas that generate a plurality of analog beams in a radio communication system that provides services to at least one user terminal. The
移動通信システムにおけるリモート無線ヘッド11は、無線周波数(radio frequency)チェーンに関連した信号を用いて、少なくとも一のメトリックを計算する構成とされたメトリック計算器101を備えている。例えば、各無線周波数(radio frequency)チェーンに入力される信号や各無線周波数(radio frequency)チェーンから出力される信号、各無線周波数(radio frequency)チェーン内の信号のいずれか一の信号を用いて、該メトリックを計算する。さらに、該メトリックを計算するための信号は、アナログ領域又はデジタル領域で得ることができる。リモート無線ヘッド11は、方位角方面と仰角方面の両方において、より高いトラフィック需要(高ユーザ密度分布)の領域に向けてアナログビームフォーミングを調整(align)することによりカバレッジ(coverage)を最適化する構成とされたビーム成形器(beam former)102を含む。このため、カバレッジは、ユーザのQoS(Quality of Service)とシステムスループットを最大化するためにアナログビームフォーミングによりより高いトラフィック需要の領域に最適化される。
The
結果として、リモート無線ヘッド11は無線インタフェースのデコーダ機能の重複や、BBH(ベースバンドユニット)のエンコーダとのより精緻な同期を不要とする。これは、各RF回路(RFチェーン)の信号からトラフィック需要を推定しているためである。その上、各RF回路のアナログ信号から通信量の需要量を推定するのに追加で必要な構成要素は、フェーズドアレイアンテナを備えた単一のチップに容易に統合され、従って比較的極めてコンパクトなアーキテクチャとなる。すなわち、リモート無線ヘッド11は、アーキテクチャ的に効率的な仕方で、トラフィック需要にカバレッジを適応的に調整する。
As a result, the
<実施形態>
本開示とその優位点は以下の記載がさらなる理解の助けとなる。以下では図面を参照しつつ本開示の実施形態を示す。本開示を説明するために移動通信システムへの適用を想定した実施形態が構成される。
<Embodiment>
The following description of this disclosure and its advantages aids further understanding. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be shown with reference to the drawings. In order to explain the present disclosure, an embodiment is configured assuming application to a mobile communication system.
はじめに、本開示で共通に用いられる移動通信システムとユーザ端末が図2と図9とを参照して詳細に説明される。 First, the mobile communication system and the user terminal commonly used in the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 9.
図2では、無線基地局(BTS: Base Transceiver Station)1とユーザ端末(UTs: User Terminals)2を含む移動通信システムの一例を図示している。ユーザ端末2に単一のアンテナが付属しているのは単に説明のためであり、本開示では当業者により任意の数のアンテナをユーザ端末2に備えるものがシステムに採用されていてもよい。ユーザ端末2は無線基地局1の無線カバレッジ領域内に位置しており、無線基地局1に対して上り方向及び下り方向の双方向で通信を行うことができる。
FIG. 2 illustrates an example of a mobile communication system including a radio base station (BTS: Base Transceiver Station) 1 and user terminals (UTs: User Terminals) 2. The fact that a single antenna is attached to the
無線基地局1は、リモート無線ヘッド(Remote Radio Head)11と、ベースバンドユニット(Base Band Unit)13とを含む。リモート無線ヘッド11とベースバンドユニット13は同じ場所に配置されていてもよいし、異なる場所に配置されていてもよく、両者は相互に双方向の無線インタフェースバス12により接続されている。
The
図3は、リモート無線ヘッド11の一例を説明する図である。図3を参照すると、リモート無線ヘッド11は、アンテナ(RRHアンテナ)111と、RFフロントエンド113と、RFチェーン114と、デジタルインタフェース115とを含む。リモート無線ヘッド11には、L RFチェーン114と、L RFフロントエンド113とが含まれる(ここで、Lは、リモート無線ヘッド11内に存在するRFチェーンとRFフロントエンドの数である)。アンテナ111は、複数のサブアレイ111aと、複数の移相器(アナログ移相器)112とを含む。複数のアンテナ素子11bを含む各サブアレイ111aは、RFフロントエンド113に接続されている。アンテナ111は、ユーザ端末2からの上り方向の信号を受けたり、ユーザ端末2への下り方向の信号を送ったりするために用いられる。上り方向の信号の受信、及び下り方向の信号の送信は、RFフロントエンド113の制御の下、時間又は周波数多重化が可能である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the
図4と図5は、それぞれ時分割複信(TDD: Time Division Duplex)システムと、周波数分割複信(FDD: Frequency Division Duplex)システムの一例をブロック図で示している。例えば図4に示されるように、TDDシステムの場合、送受信スイッチ1131により受信と送信が制御されるため、同一のアンテナ111を、アップリンクの信号受信とダウンリンクの信号送信との両方で使用することができる。
4 and 5 show an example of a Time Division Duplex (TDD) system and a Frequency Division Duplex (FDD) system, respectively, in a block diagram. For example, as shown in FIG. 4, in the case of the TDD system, since reception and transmission are controlled by the transmission /
FDDシステムの場合、全てのアンテナ111をユーザ端末2へのダウンリンクの信号の送信とユーザ端末2からのアップリンクの信号の受信とに使用することができる。図5は、FDDシステムのリモート無線ヘッド11の一例を図示したものである。デュプレクサ1135が受信の周波数成分と送信の周波数成分とを分離しているため、ダウンリンクの信号の送信とアップリンクの信号の受信とが別々の周波数において同時に行われる。
In the case of the FDD system, all the
このことに加え、FDDシステムにおいては、図6に示すように、アンテナ111のうちいくつかはアップリンクの受信専用として使用することもでき、他のアンテナ111はダウンリンクの信号の送信用に予約される。
In addition to this, in the FDD system, as shown in FIG. 6, some of the
ここで、図7に示されるブロック図の一例は、アップリンクの受信のみのためのリモート無線ヘッド11を図示している。アップリンクの受信のみの場合、全てのアンテナ111に、フェーズドアレイ111a内の各アンテナ素子111bが受信した信号をコンバイナ1132により合波して統合する。
Here, an example of the block diagram shown in FIG. 7 illustrates a
図8に示すように、ダウンリンクの送信も同様に、各RFチェーン114からの信号がスプリッタ1133により分離(split)される。
As shown in FIG. 8, in the downlink transmission as well, the signal from each
TDDシステムとFDDシステムの両方におけるRFフロントエンド113の詳細なブロック図や動作については、当業者のよく知るところであるため、RFフロントエンド113の詳細な説明は省略する。
Detailed block diagrams and operations of the RF
なお、アンテナ111の総数(N)は、RFチェーン114の数(L)と比較してはるかに多い(すなわちN>>L)。アンテナ111とRFチェーン114との間の接続は様々な仕方で実現化されることができる。あり得る形の1つは、すべてのアンテナ111がそれぞれのRFチェーンに接続している場合であり、送信された、及び/又は、受信された信号は全てのRF回路を通過する。このようなアーキテクチャは、無線及び移動通信の文献では、フルアレイ(full-array)アーキテクチャと呼ばれている。
The total number of antennas 111 (N) is much larger than the number of RF chains 114 (L) (that is, N >> L). The connection between the
他の一つのあり得る形は、アンテナ111全体を、等しい大きさ又は異なる大きさのサブアレイに分割して、それぞれのサブアレイが別々のRFチェーン114に接続するというものである。このようなアーキテクチャは、無線及び移動通信の文献ではサブアレイアーキテクチャとして知られている。
Another possible form is to divide the
アンテナ111とRFチェーン114とを接続するためには他のいくつかのアプローチがあり得るが、当業者であればアンテナ111をRFチェーン114に接続するアプローチや方法に関係なく、容易に本開示に適用できる。
There may be several other approaches for connecting the
サブアレイ111a内のそれぞれのアンテナ素子111bは、移相器112に接続されている。ここでは、説明のために、リニアアレイで考えるが、本開示は長方形や正方形及び/又は円形のような他のアレイ構成においても有効である。個々のアンテナ素子111bから受信(送信)された信号は、位相シフトされ結合(combine)(分離(split))されてサブアレイ111aの出力を提供する。このことを、アナログビームフォーミングと呼ぶ。
Each
リモート無線ヘッド11は、それぞれのサブアレイ111a内のアンテナ素子111bに対して、位相シフトと振幅の両者が含まれた対応するビームフォーミング重み付けを適用することで、一又は複数のより広い、及び/又は、より狭小な、ビームを生成することができ、また任意の空間方向へビームを向ける(steer)ことが可能である。ここで、この移相器112の使用は説明目的にのみに限られ、本開示は、当業者により、アナログビームフォーミングを生成するために使用されるバトラーマトリクス(butler matrix)を用いたシステム又は他の類似のネットワークに適用しうる点を知っておくべきである。
The
ここで、リモート無線ヘッド11による同時のアナログビームの最大数は、常に、RFチェーン114の数が上限となる点に留意すべきである。言い換えると、高々L個の異なる空間方向が同時に選択され得る。ただし、Lは、RFチェーン114の総数である。
Here, it should be noted that the maximum number of simultaneous analog beams by the
さらに、TDDシステムの場合、すべてのアナログビームが、異なる時間スロットで、アップリンクとダウンリンクとの両方に用いられる。そこでは、システムの要求に基づいて、一つの枠内のどこをアップリンクとダウンリンクの時間スロットとするか適応的に決定及び調整することが可能である。このため、TDDシステムにおいてアップリンクの性能を最大化するためにはより多くの時間スロットがアップリンクの受信に捧げられ、下りデータの送信にはその反対により少ない時間スロットが費やされる。FDDシステムも同様に、アップリンクとダウンリンクの周波数帯の幅はシステムの要求に基づいて適応的に決められ、調整され得る。 Moreover, in the case of TDD systems, all analog beams are used for both uplink and downlink in different time slots. There, it is possible to adaptively determine and adjust where in one frame the uplink and downlink time slots are based on the requirements of the system. For this reason, more time slots are devoted to receiving the uplink to maximize uplink performance in the TDD system, and vice versa, less time slots are spent transmitting downlink data. Similarly for FDD systems, the width of the uplink and downlink frequency bands can be adaptively determined and adjusted based on the system requirements.
図9は、リモート無線ヘッド11内に含まれるRFチェーンの一つの例のブロック図である。図9を参照すると、RFチェーン114は、帯域通過(band pass)フィルタ1141と、電力増幅器1142aと、低雑音増幅器1142bと、IF+RFアップ/ダウンコンバータ1143と、ローパスフィルタ1144と、アナログ−デジタル変換器(ADC:Analog-to-Digital converter)及び/又はデジタル−アナログ変換器 (DAC: Digital-to-Analog converter)1145と、を含む。ユーザ端末2に対してデータが送信される際に、RFチェーン114は、ベースバンド信号を変調して無線周波数帯とする。ユーザ端末2よりデータを受信する際には、RFチェーン114は、無線周波数帯の信号を復調してベースバンド信号とする。
FIG. 9 is a block diagram of an example of an RF chain contained within the
図3などによると、デジタルインタフェース115は、双方向の無線インタフェースバス12を経由してベースバンドユニット13とデータを交換している。
According to FIG. 3 and the like, the
リモート無線ヘッド11は、アナログビームフォーミングを、アップリンク及びダウンリンクと共に、トラフィック需要が多い、及び/又は、ユーザの密度が分布している方角及び仰角方向に向きを制御する。この処理のさらなる詳細は、本開示で特定の実施形態において述べることにより得られる。
The
本開示は、いかなる一般的なベースバンドユニット13及びユーザ端末2とも通信するリモート無線ヘッド11の技術を提供するものであることをここで注釈しておく。ベースバンドユニット13やユーザ端末2のより詳細なブロック図や動作は当業者にとってよく知られているところであるため本文書では省略する。
It is noted here that the present disclosure provides a technique for a
上述の共通するシステムや装置の説明に基づいて本開示のそれぞれの例示的実施形態について対応する順に述べる。 Each exemplary embodiment of the present disclosure will be described in corresponding order based on the description of the common systems and devices described above.
<実施形態1>
図面を参照して実施形態1の詳細を以下に説明する。
<
The details of the first embodiment will be described below with reference to the drawings.
要約すると、実施形態1では、ダウンリンクにおいて、デジタルインタフェース115からそれぞれのRFチェーン114に流れる信号と、アップリンクにおいて、それぞれのRFチェーン114からデジタルインタフェース115に流れる信号とを監視するリモート無線ヘッド11の技術を提供する。次に、リモート無線ヘッド11は、アナログビームフォーミングの空間方向の関数として、ユーザ密度の分布、及び/又は、トラフィック需要を表す少なくとも一つのメトリックを推定する。例えば、リモート無線ヘッド11は、アナログビームフォーミングの現在の空間方向のためにRFチェーン114とデジタルインタフェース115の間を流れるデジタルデータの同相(in-phase)成分と直交(quadrature)成分から電力(power)レベルを計算する。次に、リモート無線ヘッド11は、計算されたメトリック(現在の推定値)と、ほかの全ての空間方向に渡る、過去に計算されたメトリック(記憶された推定値)の以前の履歴とを比較する。最後に、リモート無線ヘッドは、ユーザ密度分布及び/又はトラフィック需要に合致するように、アップリンクとダウンリンクとの好ましい空間方向を再定義する。
In summary, in
以下では、図10から図13を参照して実施形態1の詳細を説明する。 Hereinafter, the details of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 13.
図10は、実施形態1によるリモート無線ヘッド11のブロック図の一例を示している。図10を参照すると、リモート無線ヘッド11は、一体型モニタ/推定器(combined monitor/estimator)15と、記憶部16と、アナログビームセレクタ17と、位相コントローラ18と、をさらに有する。一体型モニタ/推定器15は、上記したメトリック計算器101に接続されている。アナログビームセレクタ17と位相コントローラ18は、上記したビーム成形器102に接続されている。
FIG. 10 shows an example of a block diagram of the
<システムの動作>
図11は、ユーザ端末2とリモート無線ヘッド11を含めたシステム全体の動作を示す。最初に、リモート無線ヘッド11は、設計者により定義された、及び/又は、リモート無線ヘッド11に保持された、複数のアナログビームのうちからアナログビームのサブセットを選択する。一又は複数のビームが特定の方向に整列され得る場合に、リモート無線ヘッド11は、方位角平面と仰角平面の両方において、同一の又は異なるビーム幅の一以上のアナログビームを生成することが可能である。ここで、トラフィック需要及び/又はユーザ密度分布の過去の知見に基づいて候補となるいくつかのアナログビームが既に選択されていると想定する。したがって、最初のステップS111では、リモート無線ヘッド11が、適切なアナログビームフォーミングを使用して特定の空間方位に向け、アップリンク及びダウンリンクの両方で候補となるユーザ端末2と通信を行う処理を示している。
<System operation>
FIG. 11 shows the operation of the entire system including the
一体型モニタ/推定器15は、各RFチェーン114とデジタルインタフェース115との間で流れるデータを連続的に、又は、予め定められた間隔で監視する。一体型モニタ/推定器15は、アナログビームフォーミングの空間方向の関数としてユーザ密度分布及び/又はトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算する(動作S112)。例えば、そのようなメトリックは、各RFチェーン114のデジタル信号から電力レベルを推定することにより得られる。より具体的には、1つ又は複数のメトリックの計算は、ダウンリンクの場合、デジタルインタフェース115から各RFチェーン114に流れるデジタルデータの電力レベルを推定することにより計算され、アップリンクの場合には、その反対に、各RFチェーン114からデジタルインタフェース115に流れるデジタルデータの電力レベルを推定することにより計算される。
The integrated monitor /
一体型モニタ/推定器15は、該メトリックを計算後、記憶部16を更新する。アップリンクとダウンリンク両方における計算された各空間方向のメトリックを格納し追従(track)する記憶部16が更新される。
The integrated monitor /
少なくとも一のメトリックを計算後、一体型モニタ/推定器15は、アナログビームフォーミングの現在の空間方向の計算されたメトリックと、過去に計算された他の空間方向のメトリックとの比較を実行する。一体型モニタ/推定器15は、続いてアップリンクとダウンリンクにおけるメトリックの比較に基づいて、それぞれアップリンクとダウンリンクの両方においてそれらの空間方向を分類(categorize)する(動作S113)。より具体的には、一体型モニタ/推定器15は、現在の空間方向を除くすべての区間方向に関して、空間方向を、現在の空間方向のメトリックよりも高いメトリックを持つものと、現在の空間方向のメトリックよりも低いメトリックを持つものとに分類する。次に、一体型モニタ/推定器15は、アップリンクとダウンリンクとのそれぞれにおいて、最も高いメトリックを持つ空間方向を、好ましい空間方向として決定する。ここで、もし、より高いメトリックを持つ方向がない場合には、現在の空間方向が好ましい空間方向として決定される。このように、一体型モニタ/推定器15は、現在推定されたメトリックと、メトリックの履歴とを比較することで、アップリンク及びダウンリンクにおける好ましい空間方向を決定する。
After calculating at least one metric, the integrated monitor /
アナログビームセレクタ17は、決定された(事前に決定された)中から、計算されたメトリックが比較的高い、潜在的(potential)な空間方向のサブセットを選択する(動作S114)。こうしてアナログビームセレクタ17は、決定された好ましい空間方向を実現するアナログビームフォーミングのサブセットを選択する。
The
最後に、位相コントローラ18が特定された方向へアナログビームフォーミングを実行する。この位相コントローラ18は、それぞれのアンテナ素子111bに対する位相シフトと振幅とに、適切なビームフォーミングの重み付けを付与することで、特定の空間方向にアナログビームを操舵する(動作S115)。
Finally, the
データの監視を行い、好ましい空間方向を決定し、現在のアナログビームの空間方向を変化させることを繰り返すことで、最終的に、現在の空間方向は最も高いトラフィック需要の方向に収束することとなる。 By repeatedly monitoring the data, determining the preferred spatial orientation, and changing the spatial orientation of the current analog beam, the current spatial orientation will eventually converge in the direction of the highest traffic demand. ..
実施形態1の説明に基づくと、デジタルインタフェースの符号化/復号化の機能を重複することなしに、アナログビームフォーミングを、仰角面と方位角面において適応的に調整することが可能である。これに加えて、ユーザ密度分布、及び/又は、トラフィック需要の推定に、ベースバンドユニットの符号化データとの精緻な同期は必要とされない。これは、メトリックの計算に、デジタルインタフェース115とRFチェーン114との間を流れるデジタル信号を用いるためである。
Based on the description of the first embodiment, it is possible to adaptively adjust analog beamforming in elevation and azimuth planes without duplicating the coding / decoding functions of the digital interface. In addition, the user density distribution and / or the estimation of traffic demand does not require precise synchronization with the coded data of the baseband unit. This is because the digital signal flowing between the
実施形態1の動作をよりよく理解するために、2つの実施例を提供する。
Two examples are provided to better understand the operation of
<実施例1:アップリンクの受信のみ>
単純化のために、すべてのサブアレイ111aは、ユーザ端末(UT)2からのアップリンク信号の受信のみに用いられるとする。実施例1によるリモート無線ヘッド11の一例であるブロック図を図12に示す。これは、一般的にTDDシステム及びFDDシステムのいずれにも適用可能である。
<Example 1: Uplink reception only>
For simplicity, it is assumed that all subarrays 111a are used only for receiving uplink signals from user terminal (UT) 2. A block diagram which is an example of the
実施形態1の動作によると、リモート無線ヘッド11は、アナログビームフォーミングの空間方向の関数として、ユーザ密度分布、及び/又は、トラフィック需要を示す少なくとも一のメトリックを、アップリンクにおいて受信された信号から推定する。このようなメトリックは、各RFチェーン114からデジタルインタフェース115へ流れるアップリンクの受信信号の電力レベルを計算することで得られる。移動通信システムの関連技術の数学的な表現を用いると、リモート無線ヘッド11におけるRFチェ−ン#l(l番目のRFチェーン114)のデジタル信号から計算されたメトリックは、以下の数式で表わされる。
According to the operation of
対応する最適化関数は以下で表される。
The corresponding optimization function is represented below.
はl番目のサブアレイ111aの空間方向
のアナログビームフォーミングによる受信信号から推定された電力レベルのメトリックを表している。ここに、
と、
は、それぞれb番目のビームの方向の方位角と仰角である。
bmax,lは、l番目のサブアレイ111aのアナログビームフォーミングのビーム方向の候補のインデックスを示している。
Il(n)とQl(n)は、時刻nにおけるRFチェーン#lのデジタル信号の同位相と直交位相との成分である。なお、メトリックを計算するために電力レベルを使用しているのは、単に説明を簡単とするためである。リモート無線ヘッド11における動作S113からS115は、前述しているため、詳細な説明は、簡潔さのためにここでは省略する。
Is the spatial direction of the l-
It represents a metric of power level estimated from the received signal by analog beamforming of. here,
When,
Are the azimuth and elevation angles in the direction of the b-th beam, respectively.
b max and l indicate indexes of beam direction candidates for analog beamforming of the l-
Il (n) and Q l (n) are components of the in-phase and quadrature phases of the digital signal of the RF chain # l at time n. It should be noted that the power level is used to calculate the metric simply for the sake of simplicity. Since the operations S113 to S115 in the
<実施例2:ダウンリンクの送信のみ>
実施例2の説明を単純化するために、全てのサブアレイ111aは、ユーザ端末2に向けたダウンリンクの信号を送信することだけに用いられるとする。この仮定の下の実施例2におけるリモート無線ヘッド11の一例であるブロック図を図13に示す。これらは通常、TDDシステム及びFDDシステムの両方に適用可能である。
<Example 2: Downlink transmission only>
For simplification of the second embodiment, it is assumed that all subarrays 111a are used only for transmitting downlink signals towards the
実施形態1の処理によると、リモート無線ヘッド11は最初にアナログビームフォーミングの空間方向の関数として、ユーザ密度分布及び/又はトラフィック需要を表す少なくとも一のメトリックを送信されるダウンリンク信号より推定する。最大比伝送(MRT: Maximum Ratio Transmission)方式がベースバンドユニット13のダウンリンクのデータ送信のために採用された場合には、このようなメトリックは、RFチェーン114のそれぞれデータの電力レベルを推定することに基づいて計算される。より正確には、送信器が、同時並行的に(concurrently)、同じデータを送信する、複数(more than one)の送信アンテナ及び/又はサブアレイを具備する送信器である場合に、それぞれのアンテナ及び/又はサブアレイは、送信と受信アンテナ間の複素チャンネル係数に比例するスケール因子により重み付けされる。移動通信システムの関連技術における数学的な表記を用いることにより、サブアレイ#lのスケール因子は、次式で表わされる。
According to the processing of the first embodiment, the
送信された信号
はベースバンドユニット13から送信される信号ベクトルであり、次式で表される。
Transmitted signal
Is a signal vector transmitted from the
はhlの複素共役(complex conjugate)を示す。数式4のHはエルミート転置を示す。
はダウンリンクにおいて送信するためのデータシンボルであり、
はベースバンドユニット13から送信される信号ベクトル
を生成するために適用される重みベクトルである。実施例1と同様に、送信する信号ベクトルである
の要素から電力を計算することにより、ユーザ密度分布、及び/又は、トラフィック需要を推定することが可能である。
SlをRFチェーン#1の送信信号とすると、RFチェーン#1の計算されたメトリックは、次式で表される。
Denotes the complex conjugate (complex conjugate) of h l. H in Equation 4 indicates Hermitian transpose.
Is a data symbol for transmission on the downlink,
Is the signal vector transmitted from the
Is a weight vector applied to generate. Similar to the first embodiment, it is a signal vector to be transmitted.
By calculating the power from the elements of, it is possible to estimate the user density distribution and / or the traffic demand.
Assuming that S l is the transmission signal of
はl番目のサブアレイ111aの空間方向
のアナログビームフォーミングによる送信信号から推定された電力レベルのメトリックを表しており、ここに、
と
とは、それぞれb番目のビームの方向の方位角と仰角である。bmax,lはl番目のサブアレイ111aのアナログビームフォーミングのビーム方向の候補のインデックスを示している。実施形態1におけるリモート無線ヘッド11の動作S113からS115は、前述しているため、詳細な説明は、簡潔さのためにここでは説明を省略する。
Is the spatial direction of the l-
Represents a metric of power level estimated from the transmitted signal by analog beamforming in.
When
Is the azimuth and elevation in the direction of the b-th beam, respectively. b max and l indicate indexes of beam direction candidates for analog beamforming of the l-
<実施形態2>
要約すると、実施形態2では、実施形態1について1つ修正を施している。実施形態2では、各RFチェーン114のアナログ信号から、ユーザ密度分布、及び/又は、トラフィック需要を示す少なくとも一のメトリックを計算することを導入する。例えば、リモート無線ヘッド11は、各RFチェーン114内のアナログ信号、及び/又は、RFフロントエンド113とRFチェーン114とのそれぞれの間のアナログ信号、から電力レベルを計算する。
<
In summary, the second embodiment makes one modification to the first embodiment. In the second embodiment, it is introduced to calculate at least one metric indicating the user density distribution and / or the traffic demand from the analog signal of each
現在のアナログ信号から推定された電力と履歴とを比較した後に、リモート無線ヘッド11は、アップリンクにおけるデータ受信とダウンリンクにおけるデータ送信とのためのより好ましい空間方向を再定義する。
After comparing the power estimated from the current analog signal with the history, the
このような追加に基づいて、実施形態2では、空間方向の関数として、トラフィック需要、及び/又は、ユーザ密度分布を表すメトリックを計算するのに利用するハードウェア要素の機能を改変(modify)している。
Based on these additions,
以下では、図14から図17までを参照して実施形態2の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 17.
図14は、実施形態2におけるリモート無線ヘッド11の一例をなすブロック図を示している。図14を参照すると、リモート無線ヘッド11は、一体型モニタ/推定器15の代わりに、一体型モニタ/推定器19を含む。一体型モニタ/推定器19は、アナログ信号を監視する点が、一体型モニタ/推定器15と相違している。
FIG. 14 shows a block diagram forming an example of the
図15は、リモート無線ヘッド11とユーザ端末2との両方を含んだシステム全体の処理を示す。最初の動作S111では、アナログビームフォーミングの空間方向の候補のサブセットを選択し、アップリンクとダウンリンク両方において、ユーザ端末2と通信する。この処理は、前記実施形態1で説明しているため、詳細な説明は、簡潔さのために説明を省略する。
FIG. 15 shows the processing of the entire system including both the
一体型モニタ/推定器19は、連続的に又は事前に定義された間隔にて、RFチェーン114それぞれの中を流れるデータ、及び/又は、RFチェーン114とRFフロントエンド113の間を流れるデータを監視する。一体型モニタ/推定器19は、アナログビームフォーミングの現在の空間方向の関数として、トラフィック需要、及び/又は、ユーザ密度分布を示すメトリックを少なくとも一つを計算する(動作S112a)。
The integrated monitor /
例えば、そのようなメトリックは、ADC/DAC1145に含まれる、それぞれダウンリンクとアップリンクにおけるDACの出力又はADCの入力でのアナログ信号の電力レベルを計算することにより得ることができる。さらに、そのようなメトリックは、ADC/DAC1145とローパスフィルタ1144の間、又はローパスフィルタ1144とIF+RF Up/Downコンバータ1143の間、及び/又は、同様に図9に示されているRFチェーン114のブロック図の一例にて言及された、又は言及されていないRFチェーン114の任意の2つのコンポーネントの間、を流れるアナログデータにより計算することもできる。
For example, such a metric can be obtained by calculating the power level of the analog signal at the output of the DAC or the input of the ADC contained in the ADC / DAC1145, respectively, on the downlink and uplink. In addition, such metrics are between the ADC /
同様に、ダウンリンクやアップリンクにおいて、各RFチェーン114の出力と入力におけるアナログ信号により、電力を計算することもできる。言い換えれば、ダウンリンクにおいて、電力は、各RFチェーン114から各RFフロントエンド113に流出する信号、アップリンクにおいて、各RFフロントエンド113から各RFチェーン114に流出する信号から、電力を推定することができる。
Similarly, in downlinks and uplinks, power can be calculated from analog signals at the outputs and inputs of each
最後の3つの処理、電力の比較に基づいて、アップリンクとダウンリンクの空間方向を決定する処理(動作S113)と、
アナログビームフォーミングの空間方向を候補のセットから選択する処理(動作S114)と、
特定の方向へビームを向けるためにそれぞれの移相器に対して位相シフトと振幅との両方に対するビームフォーミングの重み付けを適切に適用する処理(動作S115)と、は実施形態1と同一である。このため、これらの処理の詳細な説明は、簡潔さのために省略する。
The last three processes, the process of determining the spatial direction of the uplink and downlink based on the comparison of power (operation S113), and
Processing to select the spatial direction of analog beamforming from a set of candidates (operation S114),
The process (operation S115) of appropriately applying the weighting of beamforming for both the phase shift and the amplitude to each phase shifter in order to direct the beam in a specific direction is the same as that of the first embodiment. For this reason, detailed description of these processes will be omitted for brevity.
加えて、実施形態1と同様に、実施形態2では、全てのサブアレイ111aは、もっぱらユーザ端末2からのアップリンクの信号の受信のみに用いられ得る(図16)。さらに、実施形態1と同様に、実施形態2では、全てのサブアレイ111aは、もっぱらユーザ端末2へのダウンリンクの信号の送信のみにも用いられ得る(図17)。 In addition, as in the first embodiment, in the second embodiment, all the sub-arrays 111a can be used exclusively for receiving the uplink signal from the user terminal 2 (FIG. 16). Further, as in the first embodiment, in the second embodiment, all the sub-arrays 111a can be used exclusively for transmitting the downlink signal to the user terminal 2 (FIG. 17).
実施形態2の説明に基づいて、実施形態2は、実施形態1をさらに改善したものであると結論することが可能である。特に、メトリックを計算するためにアナログ信号を使用することは、リモート無線ヘッド11の構成(アーキテクチャ)をコンパクトにすることになる。これは、トラフィック需要、及び/又は、ユーザ密度分布を推定するために使用される外付け構成要素を、単一のチップによる構成で、移相器のネットワークに、容易に統合化(integrate)(集積化)することが可能なためである。
Based on the description of the second embodiment, it is possible to conclude that the second embodiment is a further improvement of the first embodiment. In particular, using an analog signal to calculate the metric makes the configuration (architecture) of the
実施形態1及び実施形態2の適用については、これまでの説明に用いられた事例に限定されることはない。反対に、実施形態1及び実施形態2のエッセンスは当業者によってさまざまな場面に適用され得る。
The application of the first embodiment and the second embodiment is not limited to the cases used in the above description. On the contrary, the essences of
リモート無線ヘッド11の機能(例えば一体型モニタ/推定器15)は、リモート無線ヘッド11に組み込まれたプロセッサにより実現されていてもよい(図18参照)。例えば、該リモート無線ヘッド11は、CPU(Central Processing Unit)51とメモリ52を含む。例えば、一体型モニタ/推定器15のような処理モジュールはメモリ52に格納されたプログラムをCPU51が実行することにより実現することができる。さらにそのプログラムはネットワークやそのプログラムを格納した記憶媒体を介して更新し得る。
The function of the remote radio head 11 (eg, the integrated monitor / estimator 15) may be realized by a processor incorporated in the remote radio head 11 (see FIG. 18). For example, the
上記で触れたように、本開示は、アナログ−デジタル複合(hybrid)のビームフォーミング構成に適用され、その構成は、単一で共通のRFチェーンをアンテナのサブセットが共有するものである。また、本開示は、受信されたアップリンクの信号のみに限られない。ネットワーク内のダウンリンクの通信量を推定するためにダウンリンクの信号にも容易に適用可能である(例えば実施例2:ダウンリンクの送信のみ)。さらに、本開示はトラフィック需要を推定するために無線ユニットとベースバンドユニットとの間の通信あるいは相互作用がない、無線ユニットのスタンドアロン処理を提案している。 As mentioned above, the present disclosure applies to analog-digital hybrid beamforming configurations in which a subset of antennas share a single, common RF chain. Also, the present disclosure is not limited to the received uplink signal. It can also be easily applied to downlink signals to estimate downlink traffic in a network (eg, Example 2: downlink transmission only). In addition, the disclosure proposes stand-alone processing of radio units with no communication or interaction between radio units and baseband units to estimate traffic demand.
加えて、本開示では、アップリンクとダウンリンクの両方を考慮に入れてよりトラフィック需要が高い領域に、アナログビームが向けられる。より正確には、アップリンクの性能を最大化するために、より多くのアナログビームがアップリンクの通信量がより多い領域に向けられる。同様に、ダウンリンクの性能を最小化するために、下りトラフィック需要がより高い領域に、より多くのアナログビームを配置する。 In addition, the disclosure directs the analog beam to areas of higher traffic demand, taking into account both uplink and downlink. More precisely, more analog beams are directed to areas of higher uplink traffic in order to maximize uplink performance. Similarly, place more analog beams in areas of higher downlink traffic demand to minimize downlink performance.
以下に好ましい形態を述べる。 The preferred embodiment will be described below.
(形態1)
形態1は第一の視点によるものであるリモート無線ヘッドと同一である。
(形態2)
メトリック計算器は、それぞれのRFチェーンに入力された下り方向のデジタル信号又は、前記それぞれのRFチェーンに入力された上り方向のアナログ信号を用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態1のリモート無線ヘッド。
(形態3)
メトリック計算器は、前記それぞれのRFチェーンから出力された上り方向のデジタル信号又は、前記それぞれのRFチェーンから出力された下り方向のアナログ信号を用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態1のリモート無線ヘッド。
(形態4)
メトリック計算器は、前記それぞれのRFチェーン内部を流れる信号を用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態1のリモート無線ヘッド。
(形態5)
メトリック計算器は、前記それぞれのRFチェーンからの前記信号の電力レベルを用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態1から形態4のいずれか一のリモート無線ヘッド。
(形態6)
メトリック計算器は、前記それぞれのデジタル領域のRFチェーンからの前記信号の電力レベルを用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態5のリモート無線ヘッド。
(形態7)
メトリック計算器は、前記それぞれのアナログ領域のRFチェーンからの前記信号の電力レベルを用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態5のリモート無線ヘッド。
(形態8)
ビーム成形器は所定の候補ビームセットからトラフィック需要に合致する候補ビームのサブセットを選択するよう構成された形態1から形態7のいずれか一のリモート無線ヘッド。
(形態9)
ビーム成形器は候補となる複数のビームからトラフィック需要と、方位角方向と仰角方向との両方におけるユーザ密度分布と、に合致する候補ビームのサブセットを選択するよう構成された形態8のリモート無線ヘッド。
(形態10)
メトリック計算器は、計算された現在の空間方向のメトリックと、その現在の空間方向を除いた過去に計算された空間方向のメトリックとを比較するよう構成された形態1から形態9のいずれか一のリモート無線ヘッド。
(形態11)
メトリック計算器は、比較の結果に基づいて上り方向及び下り方向の通信における好適な空間方向を決定するよう構成された形態10のリモート無線ヘッド。
(形態12)
計算された前記それぞれの空間方向のメトリックを格納する記憶部をさらに有する形態1から形態11のいずれか一のリモート無線ヘッド。
(形態13)
形態13は第二の視点によるビームフォーミング方法と同一である。
(形態14)
形態14は第三の視点によるプログラムと同一である。
(Form 1)
The first aspect is the same as the remote radio head which is based on the first viewpoint.
(Form 2)
The metric calculator is a remote of
(Form 3)
The metric calculator according to the first embodiment is configured to calculate the metric using an upward digital signal output from each of the RF chains or a downward analog signal output from each of the RF chains. Remote wireless head.
(Form 4)
The metric calculator is a remote radio head of the first embodiment configured to calculate the metric using signals flowing inside each of the RF chains.
(Form 5)
The metric calculator is a remote radio head of any one of
(Form 6)
The metric calculator is a remote radio head of embodiment 5 configured to calculate the metric using the power level of the signal from the RF chain of each of the digital regions.
(Form 7)
The metric calculator is a remote radio head of embodiment 5 configured to calculate the metric using the power level of the signal from the RF chain in each of the analog regions.
(Form 8)
The beam shaper is a remote radio head of any one of
(Form 9)
The beam shaper is a remote radio head of embodiment 8 configured to select a subset of candidate beams that match the traffic demand from multiple candidate beams and the user density distribution in both the azimuth and elevation directions. ..
(Form 10)
The metric calculator is any one of
(Form 11)
The metric calculator is a remote radio head of embodiment 10 configured to determine a suitable spatial direction for uplink and downlink communications based on the results of the comparison.
(Form 12)
The remote radio head according to any one of
(Form 13)
(Form 14)
Form 14 is the same as the program from the third viewpoint.
上記で示された特許文献の開示はここでは当記載に引用をもって本書に組み込まれている。実施形態は基本的な技術概念に基づき、本発明の全体で開示(クレームを含む)された範囲内で変更及び調整されうる。本発明のクレームの射程内において種々の開示された要素が種々の方法で選択され組み合わされうる。すなわち、当業者が本発明の全体の開示の範囲内でなされる要素の変更、選択及び組合せが含まれると求められていると理解すべきである。 The disclosures of the patent documents presented above are incorporated herein by reference to this description. Embodiments may be modified and adjusted within the scope disclosed (including claims) throughout the invention, based on basic technical concepts. Within the scope of the claims of the present invention, various disclosed elements may be selected and combined in various ways. That is, it should be understood that those skilled in the art are required to include modifications, selections and combinations of elements made within the scope of the entire disclosure of the present invention.
1 無線基地局
2 ユーザ端末
11 リモート無線ヘッド
12 双方向無線インタフェースバス
13 ベースバンドユニット
15,19 一体型モニタ/推定器
16 記憶部
17 アナログビームセレクタ
18 位相コントローラ
51 CPU
52 メモリ
101 メトリック計算器
102 ビーム成形器
111 無線基地局アンテナ
111a サブアレイ
111b アンテナ素子
112 位相シフタ(移相器)
113 RFフロントエンド
114 RFチェーン
115 デジタルインタフェース
1131 送受信スイッチ
1132 コンバイナ
1133 スプリッタ
1135 デュプレクサ
1141 帯域通過フィルタ
1142a 電力増幅器
1142b 低雑音増幅器
1143 IF+RFアップ/ダウンコンバータ
1144 ローパスフィルタ
1145 アナログ−デジタル変換器/デジタル−アナログ変換器
1
52
113
本発明は、リモート無線ヘッド(RRH:Remote Radio Head)と、ビームフォーミング方法及びそのプログラムに関する。特に通信量の需要を推定するためのリモート無線ヘッド、ビームフォーミング方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a remote radio head (RRH: Remote Radio Head), a beamforming method, and a program thereof. In particular, it relates to remote radio heads, beamforming methods and programs for estimating traffic demand.
第三の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドに埋め込まれたコンピュータにより実行されるプログラムを格納した記憶媒体であって、
各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けアナログビームを生成する、ことを前記コンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。前記プログラムはコンピュータが読みだすことのできる記憶媒体に記録されたものであってもよい。当該記憶媒体は、半導体記憶装置、ハードディスク、磁気的記憶媒体や、光学的記憶媒体などの不揮発性記憶媒体であってもよい。本発明はコンピュータのプログラム製品として具現化されているものであってよい。
A third perspective contains a program executed by a computer embedded in a remote radio head with multiple antennas that generate multiple analog beams in a radio communication system that services at least one user terminal. It ’s a storage medium,
By using the signals of each RF chain (Radio Frequency Chain), at least one metric indicating traffic demand is calculated as a function in the spatial direction.
A program is provided to cause the computer to generate an analog beam in the spatial direction of high traffic demand based on at least one calculated metric. The program may be recorded on a storage medium that can be read by a computer. The storage medium may be a non-volatile storage medium such as a semiconductor storage device, a hard disk, a magnetic storage medium, or an optical storage medium. The present invention may be embodied as a computer program product.
はl番目のサブアレイ111aの空間方向
のアナログビームフォーミングによる受信信号から推定された電力レベルのメトリックを表している。ここに、
と、
は、それぞれb番目のビームの方向の方位角と仰角である。
bmax,lは、l番目のサブアレイ111aのアナログビームフォーミングのビーム方向の候補のインデックス(γ l (φ b , θ b )の最大値を与える引数b)を示している。
Il(n)とQl(n)は、時刻nにおけるRFチェーン#lのデジタル信号の同位相と直交位相との成分である。なお、メトリックを計算するために電力レベルを使用しているのは、単に説明を簡単とするためである。リモート無線ヘッド11における動作S113からS115は、前述しているため、詳細な説明は、簡潔さのためにここでは省略する。
Is the spatial direction of the l-
It represents a metric of power level estimated from the received signal by analog beamforming of. here,
When,
Are the azimuth and elevation angles in the direction of the b-th beam, respectively.
b max and l indicate the index of the candidate in the beam direction of the analog beamforming of the l-
Il (n) and Q l (n) are components of the in-phase and quadrature phases of the digital signal of the RF chain # l at time n. It should be noted that the power level is used to calculate the metric simply for the sake of simplicity. Since the operations S113 to S115 in the
Claims (14)
各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain:無線周波数チェーン)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算するよう構成されたメトリック計算器(metric calculator)と、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成するように構成されたビーム成形器(beam former)と、
を含むリモート無線ヘッド。 A remote wireless head comprising a plurality of antennas that generate a plurality of analog beams in a wireless communication system that provides services to at least one user terminal.
A metric calculator configured to use the signals of each RF chain (Radio Frequency Chain) to calculate at least one metric that indicates traffic demand as a function in the spatial direction. When,
A beam former configured to generate an analog beam in the spatial direction of high traffic demand based on at least one calculated metric.
Remote wireless head including.
各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain:無線周波数チェーン)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成する、ことを含むビームフォーミング方法。 A beamforming method performed by a remote radio head equipped with a plurality of antennas that generate a plurality of analog beams in a radio communication system that provides services to at least one user terminal.
By using the signals of each RF chain (Radio Frequency Chain), at least one metric indicating traffic demand is calculated as a function in the spatial direction.
A beamforming method comprising generating an analog beam in the spatial direction of high traffic demand based on at least one calculated metric.
各々のRFチェーン(Radio Frequency Chain:無線周波数チェーン)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成する、
ことを前記コンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体。 A storage medium that stores a program executed by a computer embedded in a remote wireless head having a plurality of antennas that generate a plurality of analog beams in a wireless communication system that provides a service to at least one user terminal.
By using the signals of each RF chain (Radio Frequency Chain), at least one metric indicating traffic demand is calculated as a function in the spatial direction.
Generates an analog beam in the spatial direction of high traffic demand, based on at least one calculated metric.
A storage medium containing a program for causing the computer to execute such a thing.
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